Seltene Erden? Den Begriff hast du sicherlich schon einmal im Zusammenhang mit unseren Smartphones gehört. Der Name ist aber doppelt falsch. Daher verwenden wir besser die Bezeichnung „Metalle der Seltenen Erden“. Die Metalle der Seltenen Erden sind gar nicht so selten. Allerdings gibt es keine größeren Vorkommen dieser Stoffe an einer Stelle. Alle „Seltenen Erden“ sind silbrige Metalle die recht schnell mit dem Luftsauerstoff zu Oxiden reagieren (Abb. 1). Die Bezeichnung „Erden“ hat man früher für eben solche Metalloxide verwendet.
Zu den Metallen der Seltenen Erden gehören insgesamt siebzehn Elemente: vierzehn Lanthanoide und noch drei Elemente der 3. Nebengruppe (Scandium \(\ce{Sc}\), Yttrium\(\ce{Y}\)und Lanthan \(\ce{La}\)) (Abb.2).
Antonsusi, Public domain, via Wikimedia Commons
Eigenschaften
Du weißt, dass die Eigenschaften der Elemente von der Zahl der Außenelektronen abhängen. Bei den Nebengruppenelementen Scandium, Yttrium und Lanthan ist der Aufbau der äußeren Schale gleich, bei den vierzehn Lanthanoiden ist die Zahl der Elektronen sowohl in der äußeren als auch in der zweitäußersten Schale gleich. Deshalb sind die Eigenschaften dieser Metalle sehr ähnlich. Sie sind silbrig-glänzend, reagieren recht schnell mit Luftsauerstoff und weisen eine geringe elektrische Leitfähigkeit auf. Sie kommen im Allgemeinen nicht allein, sondern in Kombination mit anderen Metallen aus dieser Gruppe vor. Das macht die Trennung in die einzelnen Elemente sehr aufwändig.
Verwendung
Einige Metalle der Seltenen Erden werden für verschiedene Hightech-Produkte benötigt:
- Europium \(\ce{(Eu)}\) und Terbium \(\ce{(Tb)}\) für Flachbildschirme (Abb. 3.1),
- Lanthan \(\ce{(La)}\) für spezielle Gläser in Kameras und Teleskopen,
- Tantal \(\ce{(Ta)}\) für Mikrokondensatoren in Lautsprechern (Abb. 3.2) und
- Neodym \(\ce{(Nd)}\) für leistungsstarke Dauermagnete (Abb. 3.3).
In unseren Smartphones werden einige dieser Stoffe zum Beispiel für den Vibrationsmotor und für das farbige Display verwendet.
Die Förderung der Metalle der Seltenen Erden ist unter anderem wegen der kleinen Vorkommen sehr aufwändig und kostspielig. Außerdem ist das Vorkommen auf wenige Regionen der Erde konzentriert. Die Staaten, auf deren Gebiete diese Vorkommen liegen, haben daher ein Monopol. Sie können also sowohl auf die Höhe der Produktion, als auch auf die Preise Einfluss nehmen. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass wir unsere Hightech-Produkte so lange wie möglich nutzen und nach Gebrauch recyceln.
Aufgabe
Metalle der seltenen Erden – was ist richtig oder falsch?